臭氧作为一种强氧化剂和杀菌剂，自1840年由SCHOEMBEIM发现以来，已经被广泛地应用于水处理的消毒系统之中，近些年在泳池水处理中也得到了广泛的应用。

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一．    臭氧简介

自从1840年由SCHOEMBEIM发现臭氧以来，其应用已经有相当一段历史。1857年，W. CONSIEMENS发明了臭氧发生管。1873年，FOX发现了臭氧具有的杀菌效果， 应用在水处理中非常有效。十九世纪末，二十世纪初，臭氧初次用于水厂消毒（SCHIERSTEIN，WOESBADEN，PADERBORN三家水厂）。由此，臭氧消毒的作用逐渐为人们所接受，第一批使用臭氧的大型水厂开始投建。（NIAAZ，1906年，ST. MAR 巴黎 1909年 ST. PETERSBURG，1910年）。不仅作为消毒剂而且作为氧化剂的臭氧最初用于饮用水处理，后来扩展到矿泉水生产领域。20世纪60年代，臭氧消毒开始成为泳池水处理技术的一个重要组成环节。PROMINENT^?一直致力于臭氧发生系统的研究和开发，其生产的中小型臭氧装置始终居于世界最先进水平。

二．    臭氧的特性

臭氧是氧气的高能变态形式，在高纯度下呈蓝色。其分子是以共振结构存在，化学性质非常不稳定，极易产生还原反应，臭氧是一种强氧化剂，氧化能力为氯气的1.53倍。臭氧表现为以下几方面的特点：

1．  臭氧的氧化作用：

臭氧是目前水处理过程中可用的氧化作用最强的氧化剂。臭氧的氧化产物很容易被生物分解，结合活性炭过滤器，可以很好的应用于泳池水处理。利用臭氧进行水质处理可以从根本上避免像三氯甲烷（THMS）这样令人厌恶的致癌氧化物的产生。使用臭氧的水处理系统是唯一通过测试的使（THMS）生成量低于德国工业标准DIN19643（THMS生成量少于10mg/l）的可行系统。

2．  臭氧的消毒作用：

臭氧是一种非常有效的强杀菌剂。臭氧的杀菌作用迅速，通常在几秒钟内即可完成。

3．  臭氧的除铁作用：

臭氧可以使有机物状态的铁的聚合物（腐蚀铁化合物）迅速氧化并发生沉淀，结合砂滤方法可有效去除。

4．  臭氧的除锰作用：

臭氧除锰时不需要通常所需的高PH值，甚至在PH为0.5这样低的情况下就可以发生完全氧化。

5．  臭氧的除硫作用：

臭氧是去除水中硫化氢和硫化物的一种简单而又有效的方法。

 

臭氧在氧化方面的技术数据

 

待处理的物质	处理1g待处理 物质的臭氧需 求量	备注
铁离子 Fe  2 +	0.44g	铁离子，生成棕色FE（OH）3 沉淀
锰离子  Mn 2+	0.8g	锰离子，首先被氧化成棕/黑色沉淀Mn02, 若进一步氧化可生成粉红色高锰酸根MnO4-。
亚硝酸盐	1.1g	暴露在空气中水的亚硝酸盐的含量与氨的含量成比例。
溶解的有机碳	0.5-1.5g	此数据对于饮用水处理而言，除掉DOC 可解决颜色，味道和气体的问题。
硫化氢  H2S	5.3g	应用领域：气体清洁装置
氯胺 Chloramines	4g	氯胺由氯气及下列物质共同生成：腐殖酸，汗液，尿液，及其他如灰尘，赃物，数叶等杂质。

 

  臭氧与几种消毒剂的比较

为保证充足的消毒效果，臭氧的浓度在0.     4ppm时维持4分钟是有必要的。CT=0.4*4=1.6   (CT为浓度和时间的乘积）

三．    臭氧发生器的工作原理

臭氧由静电放电生成，空气被导入两个高压电极之间，空气中的氧气被转化成高浓度的臭氧。

臭氧生成由下列因素影响：

● 所用气源的气体流量

● 高电压

● 冷却水温度

● 气体露点

需要注意的是绝对不可以让水气进入臭氧发生管。因为当臭氧气与水气接触时，会增强腐蚀性。可能会引起发生管的爆裂。当臭氧发生器在工作时，周围环境中的湿度影响是一个很重要的问题。

 

臭氧发生器的特点：
臭氧发生器采用成熟的无声放电原理运行，根据臭氧设备型号的不同，使用经过干燥处理的环境空气或浓缩氧气作为氧气源。采用独特的电子控制系统，臭氧发生量3-100%可调，产量更加精准，实时显示臭氧产量，根据泳池水中臭氧含量实时自动调节臭氧发生量，不会产生过量投加。发生管采用智能间隙设计，结构小巧，所需的冷却水量更少。中频高压放电，更低的高电压，最大电压不超过3KV，产量更高，浓度稳定。内部集成的气体干燥系统，现场只需要一台提供气源的无油空压机即可满足使用，安装简单。另外，经过处理后的气体的露点可降低至-70℃，产生每克臭氧只需要16.5Wh/g的能耗，发生管免维护，可以保证长期、高效、稳定的运行。

臭氧投加系统

 

四、臭氧发生器在泳池水处理的应用

在水泳池水处理中使用臭氧除了可以消毒、净化水质外，一个很重要的原因就是利用臭氧的脱色、去味的作用来增强水质效果。

为了使水中的有机物和病毒充分与臭氧接触氧化，混合器的作用是很重要的，通过投加臭氧可以起到杀灭病毒和氧化有机物的作用，但效果的好坏取决于投加量大小和接触时间长短。在接触水量、臭氧投加量停留时间方面，则应该考虑原水的水质和需要达标的出水水质要求。

臭氧投加量与接触时间的关系

 

待处理的物质	投加量	去除效果	反应时间
灭菌	1-3mg/l	90-99%	10-15min
除臭味	1-2.5mg/l	80%	71min
脱色	2.5-3mg/l	80-90%	75min
氧化铁锰	0.5-2mg/l	90%	71min
COD	1-3mg/l	40%	75min
CN-	2-4mg/l	90%	73min
ABS	2-3mg/l	95%	710min
酚	1-3mg/l	95%	710min

 

在应用过程中为得到较好的消毒效果,保持一定的CT值是至关重要的，CT值采用的是美国环保署(EPA)认证的 Chick & Watson Law.它定义残余消毒产物浓度为C   mg/lt,(在反应池出口处测量)和反应时间, T  minutes。

此外还应注意以下几点：

Ph 值是一个需要考虑的重要因素,因为尽管PH值的变化对臭氧的消毒能力影响不大,但是PH值的增长会减少臭氧在水中的半衰期。另一个影响因素是水温，因为水温越高,臭氧的溶解度越小。

    臭氧作为一种非常有效的消毒剂，已经越来越普遍地应用于泳池水处理系统中。但在具体的应用过程中采用何种投加方式和投加量使之更好的与处理工艺相匹配，发挥更大的工作效率同时又可以对水中的生物有一个充分的安全保障，是一个需要做进一步深入探讨的问题。